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Dokumentenidentifikation DE69921863T2 01.12.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001233999
Titel VERBINDEN VON ELASTOMEREN GEGENSTÄNDEN
Anmelder The Goodyear Tire & Rubber Co., Akron, Ohio, US
Erfinder PULFORD, Trevor, Carl, Cuyahoga Falls, US;
DING, Ran, Hudson, US;
D'SIDOCKY, Michael, Richard, Ravenna, US;
REILLY, John, Patrick, Akron, US
Vertreter Kutsch, B., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., Colmar-Berg, LU
DE-Aktenzeichen 69921863
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.09.1999
EP-Aktenzeichen 999483365
WO-Anmeldetag 20.09.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/21694
WO-Veröffentlichungsnummer 0001021690
WO-Veröffentlichungsdatum 29.03.2001
EP-Offenlegungsdatum 28.08.2002
EP date of grant 10.11.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.12.2005
IPC-Hauptklasse C08J 5/12
IPC-Nebenklasse C08J 3/24   B32B 27/26   B32B 25/12   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Vulkanisierverfahren für Elastomerartikel gerichtet. Insbesondere offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung schneller aushärtenden Gummis und die Anwendung des schneller aushärtenden Gummis in Artikeln zur Klebeverbindung.

Hintergrund der Technik

Eine der vielen miteinander in Konflikt stehenden Anforderungen der Gummiindustrie ist die an Verbindungen, die eine kurze Vulkanisierzeit und eine lange Anvulkanisierzeit besitzen. Der Konflikt tritt auf, da die Anvulkanisierzeit nicht unabhängig von der Vulkanisierzeit- verändert werden kann; die Zeiten steigen oder sinken gemeinsam. Konventionell werden produktive Verbindungen, d.h. Verbindungen, die in der Lage sind, zu vulkanisieren, in einem Banbury-Mischer hergestellt, der während des Mischens Wärme in der Verbindung erzeugt. Die Verbindungen werden dann gelagert und während des Formens der Verbindung durch Extrusion oder Kalandern weiterer Wärmeeinwirkung unterworfen. Der extrudierte oder kalanderte Artikel kann vor der Anwendung des Artikels in einem größeren Artikel aus unvulkanisiertem Gummi gelagert werden. Der geformte unvulkanisierte Artikel kann ebenfalls bis zum Vulkanisieren gelagert werden. Dieser gesamte Prozess erfordert eine gewisse Mindest-Anvulkanisierzeit.

Verringerungen der Vulkanisierzeiten sind proportional zu Anstiegen der Vulkanisiertemperaturen; jedoch können verringerte Vulkanisierzeiten nicht mehr nur durch Erhöhen der Temperatur einer Vulkanisierpresse erzielt werden. Vulkanisierpressen werden konventionell auf der Maximaltemperatur betrieben, die zulässig ist, um das Übervulkanisieren der Außenseite des Artikels zu vermeiden, während keine Vulkanisierbegrenzungen von Komponenten überschritten werden.

Um eine maximale Anvulkanisierzeit für Gummimaterialien zu erhalten, ist es auch bekannt, die Vulkanisierpackung nicht in die Gummiverbindung zu mischen, bis der Gummi verwendet werden soll. Der Rohgummi kann, ohne eine gemischte Vulkanisierpackung, unendlich gelagert werden, bis er zur Artikelherstellung benötigt wird. Wird der Rohgummi benötigt, so wird der Gummi in einem Banbury-Mischer mit der geeigneten Vulkanisierpackung gemischt.

Eine andere bekannte Alternative zur Verlängerung der Lagerbeständigkeit des Rohgummis ist das Aufteilen der Vulkanisierpackung. EP 496.202 offenbart ein Zweikomponentensystem, wobei die Vulkanisiermittel auf die zwei Komponenten verteilt sind. Die zwei Komponenten müssen vor der Anwendung in einem konventionellen Mischgerät geknetet werden, um ein vollständiges Vermischen der Vulkanisiermittel zu erzielen und eine produktive Verbindung zu erhalten.

Das US-Patent 5.866.265 offenbart einen Weg, um das Anvulkanisieren während der Extrusion von Gummi-Mikroschichtverbindungen, die aus abwechselnden Schichten verschiedener Gummizusammensetzungen bestehen, zu verhindern. Die Vulkanisierpackung wird in jeder erwünschten Weise auf die zwei verschiedenen Gummizusammensetzungen aufgeteilt, die verschiedenen Zusammensetzungen werden in verschiedenen Fässern des Co-Extruders getrennt gehalten, bis sie im Extruderwerkzeug aufeinandergeschichtet werden und die Vulkanisiermittel in die benachbarten Schichten wandern.

EP-A1-795 397 offenbart einen Gummiartikel mit einer Oberflächenkonstruktion, die für Abriebfestigkeit konstruiert ist. Die Oberfläche umfasst eine Serie dünner Gummischichten, wobei zusammenwirkende Vulkanisiermittel in benachbarten Schichten getrennt sind.

Um schneller aushärtende Verbindungen bei der Herstellung von Gummiartikeln zu verwenden, muss die den produktiven Verbindungen auferlegte Gesamt-Hitzeeinwirkung verringert werden. Die vorliegende Erfindung ist auf die Überwindung der Beschränkungen des Standes der Technik und das Produzieren von noch schneller aushärtenden Gummiverbindungen gerichtet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auf ein verbessertes Verfahren zur Klebeverbindung von zumindest zwei vulkanisierten Elastomerlagen gerichtet. Das Verfahren umfasst das Plazieren einer unvulkanisierten Elastomerkomponente zwischen den zwei Elastomerlagen und das Vulkanisieren der Elastomerkomponente, um die Elastomerlagen aneinander zu binden. Die Verbesserung ist gekennzeichnet durch das Formen der unvulkanisierten Elastomerkomponente durch Herstellung zweier nicht-produktiver Elastomerverbindungen, wobei jede nicht-produktive Verbindung hergestellt wird mit einem co-reagierenden Mittel einer co-reagierenden Vulkanisierpackung, das der anderen nicht-produktiven Verbindung nicht zugesetzt ist, und das Aufeinanderschichten der nicht-produktiven Elastomerverbindungen in abwechselnden Schichten mit einer Dicke relativ zur Diffusionsrate der co-reagierenden Mittel in jeder nicht-produktiven Elastomerschicht, um die Diffusion der co-reagierenden Vulkanisiermittel durch die benachbarten Schichten zu bewirken.

In einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt die Elastomerkomponente neunzig Prozent Aushärtung, auf einer Vulkanisiertemperatur von 120°C, in weniger als 30 Minuten.

In einem anderen Aspekt des offengelegten Verfahrens werden die zwei nicht-produktiven Verbindungen, die die unvulkanisierte Elastomerkomponente bilden, mit identischen Zusammensetzungen, außer den co-reagierenden Vulkanisiermitteln in jeder Verbindung, gebildet.

In einem anderen Aspekt des offengelegten Verfahrens wird die erste nicht-produktive Verbindung, die die unvulkanisierte Elastomerverbindung bildet, mit einer Abwesenheit jeglicher in der zweiten nicht-produktiven Verbindung angetroffenen Beschleunigungsmittel hergestellt und wird die zweite nicht-produktive Verbindung mit einer Abwesenheit jeglichen in der ersten nicht-produktiven Verbindung angetroffenen Schwefelvulkanisiersmittels hergestellt.

In noch einem anderen Aspekt des offengelegten Verfahrens wird die erste nicht-produktive Verbindung mit 1 bis 5 ThG Zinkoxid und 0 ThG Schwefelvulkanisiermittel hergestellt und wird die zweite nicht-produktive Verbindung mit 0 ThG Zinkoxid und 0,2 bis 8 ThG Schwefelvulkanisiermittel hergestellt.

In einem Aspekt des offengelegten Verfahrens des verbesserten Klebeverbindens werden die co-reagierenden Mittel der Vulkanisierpackung so gewählt, dass sie ein ultraschnelles Vulkanisieren der Elastomerkomponente bewirken.

In einem anderen Aspekt des offengelegten Klebeverbindungsverfahrens werden die benachbarten Schichten der zwei nicht-produktiven Stoffe mit einer Dicke gleich oder kleiner 2 mm gebildet. Die Schichtdicke der benachbarten Schichten kann identisch sein oder kann sich unterscheiden, abhängig von den erwünschten Vulkanisiermerkmalen oder den Endmerkmalen der Elastomerkomponente.

In einem Aspekt des offengelegten Verfahrens können die zwei nicht-produktiven Verbindungen, die die unvulkanisierte Elastomerkomponente bilden, vor dem Aufeinanderschichten zum Formen der unvulkanisierten Komponente während jeder beliebigen Zeitspanne gelagert werden. In einem anderen Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die schichtförmig vorliegende Komponente vor dem Vulkanisieren des Elastomers während jeder beliebigen Zeitspanne gelagert werden.

In einem Aspekt des offengelegten Verfahrens des Klebeverbindens zumindest zweier vulkanisierter Elastomerlagen sind die vulkanisierten Elastomerlagen zwei verschiedene Komponenten eines Artikels, gewählt aus der aus einem PKW-Reifen, einem Reifen für erweiterte Mobilität, einem Lastkraftwagenreifen, einem Erdbewegungsreifen, einem runderneuerten Reifen, einem Reifengürtel, einer Luftfedermanschette, oder einer Gummi-Raupenkette bestehenden Gruppe.

In einem anderen Aspekt des offengelegten Verfahrens sind die Elastomerlagen, die mittels der unvulkanisierten Elastomerkomponente klebeverbunden werden sollen, zwei verschiedene Reifenkomponenten. In einem anderen Aspekt des offengelegten Verfahrens sind die zwei verschiedenen Reifenkomponenten eine vorbereitete Reifenkarkasse und eine vorvulkanisierte Reifenlauffläche.

In einem Aspekt des offengelegten Verfahrens des Klebeverbindens einer Reifenkarkasse und einer vorvulkanisierten Reifenlauffläche mittels der unvulkanisierten Elastomerkomponente wird die unvulkanisierte Elastomerkomponente gebildet, indem die zwei nicht-produktiven Verbindungen unmittelbar vor dem Einbringen der Elastomerkomponente zwischen die Reifenkarkasse und die Reifenlauffläche aufeinandergeschichtet werden.

In einem weiteren Aspekt des offengelegten Verfahrens des Runderneuerns eines Reifens wird die Reifenlauffläche vor dem Auflegen der Lauffläche auf die unvulkanisierte Elastomerkomponente vorgeheizt. In einem anderen weiteren Aspekt des offengelegten Runderneuerungsverfahrens wird die schichtförmig vorliegende unvulkanisierte Elastomerkomponente auf Zimmertemperatur vulkanisiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird als Beispiel und unter Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, worin:

1 die Mikroschichtbildung einer Verbindung unter Verwendung eines Duplexextruders illustriert;

2 die in Mikroschichten vorliegende Verbindung illustriert, wenn diese durch einen Satz Mikroschicht-bildungswerkzeuge passiert;

3 einen Vielfachschichtbildungsprozess illustriert;

4 ein Diagramm ist, das die MDR-Vulkanisierkurven bei 120°C für eine Serie schichtförmig vorliegender dünner Gummiplatten darstellt;

5 ein Diagramm ist, das die MDR-Vulkanisierkurven bei 135°C für eine Serie schichtförmig vorliegender dünner Gummiplatten darstellt;

6 einen runderneuerten Reifen illustriert; und

7 den erfindungsgemäßen Prozess der Runderneuerung eines Reifens illustriert.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Durch Experimentieren wurde festgestellt, dass, anders als in Gummiverbindungen verwendete Füllmittelsysteme, Vulkanisierpackungen zur Verteilung innerhalb einer Verbindung keine hohen Mischkräfte erfordern.

Konventionell in Gummiverbindungen verwendete Schlüssel-Vulkanisierchemikalien (beispielsweise Schwefel und Beschleunigungsmittel) besitzen eine inhärente Löslichkeit in Gummi und können durch Diffusion gleichmäßig verteilt werden. Erforderlich ist, dass die Gummiverbindung in Bereiche aufgeteilt wird, die so klein sind, dass die Vulkanisiermittel in der verfügbaren Zeit durch die Bereiche diffundieren können. Die Größe der Bereiche wird durch die Diffusionsrate bestimmt, um eine gleichmäßige Verteilung der Vulkanisierchemikalien zu erhalten. Es wurde entdeckt, dass die Bereichsgröße klein ist und durch Mikroschichtbildung von Verbindungen perfekt ohne jedes weitere Kneten erzielt werden kann. Die Verbindung kann eine aufgeteilte Vulkanisierpackung haben. Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, diese Entdeckung zu nutzen, um die Vulkanisierzeit von Verbindungen sehr zu reduzieren, ohne während der Verarbeitung der Verbindung Anvulkanisierprobleme zu erfahren.

Die Mikroschichtbildung kann durch die Verwendung eines Doppelextruders 5, wie in 1 illustriert, erzielt werden. Die Vulkanisierpackung für eine reaktive Verbindung wird zwischen zwei nicht-produktiven Stoffen 10, 12 aufgeteilt, die eine „unendliche" Anvulkanisierzeit haben; das heißt, jeder nicht-produktive Stoff 10, 12 ist nicht in der Lage, wie in einer Verbindung zu vulkanisieren. Jeder nicht-produktive Stoff 10, 12 wird in einen getrennten Extruder 14, 16 des Doppelextruders 5 eingespeist. Die nicht-produktiven Stoffe 10, 12 werden bis zum Extruderwerkzeug 18 getrennt gehalten. Innerhalb des Extruderwerkzeugs wird eine Bi-Schicht der zwei nicht-produktiven Stoffe 10, 12 erzeugt. Die Bi-Schicht wird dann durch eine Serie von mikroschichtbildenden Werkzeugeinsätzen 20 geführt, wovon jeder die Anzahl von Schichten im Extrudat verdoppelt. 2 illustriert den Effekt des Führens der zwei nicht-produktiven Stoffe 10, 12 durch die schichtbildenden Werkzeugeinsätze 20, und 3 illustriert das Prinzip schichtbildender Werkzeuge. Eine produktive Verbindung fließt unmittelbar durch ein Formwerkzeug 24, um eine Reifenkomponente 22 zu bilden.

Werden die nicht-produktiven Stoffe 10, 12 innerhalb der mikroschichtbildenden Werkzeugeinsätze 20 aufeinandergeschichtet, so sind die Verbindungen heiß und daher kann die Interdiffusionsrate der Vulkanisiermittel rasch sein. Wenn Interdiffusion in den mikroschichtbildenden Werkzeugeinsätzen 20 vorzukommen beginnt, so wird eine „in situ" produktive Verbindung erzeugt.

Die Vulkanisiermittel sollten innerhalb der in situ produktiven Verbindung gleichmäßig verteilt sein, sodass die physikalischen Eigenschaften innerhalb der vulkanisierten Komponente nicht variieren. Da die Dicke der benachbarten Schichten von der Diffusionsrate der gewählten Vulkanisierkomponenten in der Vulkanisierpackung abhängt, sollte die Schichtdicke in den Mikroschichten ausreichend sein, um zumindest durch die benachbarten Schichten zur Diffusion der Vulkanisiermittel zu führen. Sind die Schichten relativ zur Diffusions- und Vulkanisationsrate zu dick, dann könnte das Vulkanisieren nur an den Schichtgrenzen stattfinden. Nimmt die Schichtdicke ab, so diffundieren die Vulkanisiermittel rascher durch die Schichten und erzielen eine größere Gleichförmigkeit in der Vulkanisiermittelverteilung. Die Dicke der Mikroschichten kann verändert werden, indem die Anzahl der schichtbildenden Werkzeugeinsätze 20 variiert wird; die Schichtdicke nimmt mit einer erhöhten Anzahl von Werkzeugeinsätzen 20 ab. Die Anzahl der Schichten wird durch die Formel N = 2×2n bestimmt, worin N gleich der Anzahl von Schichten ist und n gleich der Anzahl von Werkzeugeinsätzen ist. Vorzugsweise sollte die Schichtdicke etwa 2 mm oder weniger betragen, um die erwünschte Diffusionsgleichförmigkeit zu erzielen; jedoch kann die Dicke angesichts der Variationen von Vulkanisierpackungen und Diffusionsraten von Vulkanisierpackungen größer sein.

Die bei der in situ produktiven Verbindung angetroffene Gesamthitzeeinwirkung ist viel geringer als die bei konventionell verarbeiteten Verbindungen angetroffenen. Die bei der in situ-Verbindung angetroffene effektive Gesamthitzeeinwirkung findet während ihrer Passage durch die mikroschichterzeugenden Werkzeugeinsätze 20 statt; jede von den nicht-produktiven Stoffen 10, 12 während des Mischens der individuellen nicht-produktiven Stoffe 10, 12 erfahrene Hitzeeinwirkung ist irrelevant für die Gesamthitzeeinwirkung der in situ produktiven Verbindung. Daher kann eine geringere Anvulkanisierzeit toleriert werden.

Zur Verwendung bei der Herstellung von in situ produktiven Stoffen 22 führt die Verwendung der Mikroschichtwerkzeugeinsätze 20 und eines profilbildenden Extruders zur Integration statischer Schichtbildung und Profilformung einer Rohgummikomponente. Diese Integration gestattet die Erzeugung von Komponenten mit vorher unerreichten schnelleren Vulkanisiereigenschaften, wie weiter im folgenden erläutert.

Die Mikroschichten können auch auf eine Anzahl anderer Weisen als mit den offengelegten Mikroschichtwerkzeugeinsätzen 20 gebildet werden. Ein anderes Verfahren des Co-Extrudierens vielschichtiger Laminate ist im US-Patent Nr. 3.557.165 beschrieben. Obwohl Extruder ein bevorzugtes Mittel zur Herstellung von Kompositmaterialien mit einer großen Anzahl sehr dünner Schichten (beispielsweise mehr als 10.000 Schichten/25,4 mm) sind, sind auch andere weniger ausgeklügelte Mittel zur Herstellung dünner Vielfachschichten möglich. Ein Kalander kann zur Herstellung dünner Platten von Polymermaterial genutzt werden, die anschließend in abwechselnden Lagen gefaltet und möglicherweise durch Anwendung von Druck weiter verdünnt werden können. Durch wiederholtes Falten und Verdünnen können leicht Kompositmaterialien mit mehreren hundert Schichten pro Zoll hergestellt werden.

Alternativ können die zur Diffusion der Vulkanisierpackung erforderlichen kleinen Diffusionsgebiete auch durch Einbringen der zwei nicht-produktiven Stoffe 10, 12 in einen Doppelextruder mit einem Einsatz vom statischen Mixertyp an der Stelle, wo die zwei nicht-produktiven Stoffe in Kontakt kommen, gebildet werden. Die einzige Maßgabe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, dass die zwei nicht-produktiven Stoffe 10, 12, nach dem In-Kontakt-Kommen, von der Größe her auf die nötige Diffusionsgebietgröße reduziert werden. Somit kann die definierte Schichtbildung der Erfindung durch jede abwechselnde Plazierung nicht-produktiver Stoffe 10, 12 vollzogen werden, sodass die nicht-produktiven Stoffe 10, 12 in einem kontaktbildenden Verhältnis stehen, um die Diffusion der Vulkanisierpackung zu gestatten. Bei der Plazierung der nicht-produktiven Stoffe 10, 12 in einem schichtbildenden Verhältnis können die nicht-produktiven Stoffe 10, 12 als dünne Platten, Stangen, Stäbe, Strähnen, Planken oder in ähnlichen Konfigurationen konfiguriert sein.

Jeder nicht-produktive Stoff 10, 12 besteht aus einer Gummiverbindung. Repräsentative Gummiarten, die in der Gummiverbindung verwendet werden können, umfassen Acrylnitril-/Dien-Copolymere, Naturgummi, halogenierten Butylgummi, Butylgummi, cis-1,4-Polyisopren, Styren-Butadien-Copolymere, cis-1,4-Polybutadien, Styren-Isopren-Butadien-Terpolymere, Ethylen-Propylen-Terpolymere, auch bekannt als Ethylen-/Propylen-/Dienmonomer (EPDM), und insbesondere Ethylen-/Propylen-/Dicyclopentadien-Terpolymere. Gemische der obengenannten Gummiarten können verwendet werden. Jeder Gummi kann aus derselben Gummizusammensetzung bestehen, oder abwechselnde Schichten können von unterschiedlicher Gummizusammensetzung sein.

Die Gummiverbindung kann ein plättchenförmiges Füllmittel enthalten. Repräsentative Beispiele für plättchenförmige Füllmittel umfassen Talkum, Ton, Glimmer und Mischungen davon. Wenn angewendet, so beläuft sich die Menge plättchenförmigen Füllmittels auf zwischen etwa 20 bis 150 pro 100 Gewichtsanteile Gummi (worauf hierin im folgenden als ThG verwiesen wird). Vorzugsweise beläuft sich das Niveau plättchenförmigen Füllmittels in der Gummiverbindung auf zwischen etwa 30 bis etwa 75 ThG.

Die verschiedenen Gummiverbindungen können mit konventionellen Gummiverbindungsinhaltsstoffen verbunden werden. Üblicherweise verwendete konventionelle Inhaltsstoffe umfassen Rußschwarz, Silika, Koppelungsmittel, klebrigmachende Harze, Verarbeitungshilfen, Antioxidantien, Anti-Ozonmittel, Stearinsäure, Aktivatoren, Wachse, Öle, Schwefelvulkanisiermittel und Peptisiermittel. Wie den Fachleuten bekannt ist, werden, abhängig von dem erwünschten Grad an Abriebfestigkeit und anderen Eigenschaften, gewisse oben erwähnte Additive üblicherweise in konventionellen Mengen verwendet. Typische Zusätze von Rußschwarz umfassen zwischen etwa 10 und 150 Gummi-Gewichtsanteile, vorzugsweise 50 bis 100 ThG. Typische Mengen Silika belaufen sich auf 10 bis 250 Gewichtsanteile, vorzugsweise 30 bis 80 Gewichtsanteile, und Gemische von Silika und Rußschwarz sind ebenfalls inbegriffen. Typische Mengen klebrigmachender Harze umfassen etwa 2 bis 10 ThG. Typische Mengen von Verarbeitungshilfen umfassen 1 bis 5 ThG. Typische Mengen von Antioxidantien umfassen 1 bis 10 ThG. Typische Mengen von Antiozonmitteln umfassen 1 bis 10 ThG. Typische Mengen von Stearinsäure umfassen 0,50 bis etwa 3 ThG. Typische Mengen von Beschleunigungsmitteln umfassen 1 bis 5 ThG. Typische Mengen von Wachsen umfassen 1 bis 5 ThG. Typische Mengen von Ölen umfassen 2 bis 30 ThG. Schwefelvulkanisiermittel, wie etwa elementarer Schwefel, Amindisulfide, polymerische Polysulfide, Schwefelolefinaddukte und deren Mischungen werden in einer Menge, die sich von etwa 0,2 auf 8 ThG beläuft, verwendet. Typische Mengen an Peptisiermitteln umfassen etwa 0,1 bis 1 ThG.

Der Schlüssel zu dem in situ produktiven Stoff ist die Vulkanisierpackung. Was erforderlich ist, ist eine geeignete Vulkanisiermittelpackung, die in zwei nicht-produktive Stoffe 10, 12 aufgeteilt werden kann, welche eine rascher als konventionelle Aushärtung ergeben, wenn die zwei nicht-produktiven Stoffe abwechselnd auf die zuvor beschriebene Art und Weise aufeinandergeschichtet werden. Das Aufteilen der Vulkanisierpackung kann auch jeden sich daraus ergebenden nicht-produktiven Stoff mit einer „unbegrenzten" Lagerbeständigkeit oder die schichtweise vorliegende Komponente 22 mit einer „unbegrenzten" Lagerbeständigkeit versehen, wenn Vulkanisiermittel angewendet werden, die bei niedrigen Temperaturen unlöslich sind. Die Notwendigkeit einer unbegrenzten Lagerbeständigkeit der nicht-produktiven Stoffe ist für manche Anwendungen kritisch, wie etwa Runderneuerungs-Unterplattengummianwendungen, da jeder nicht-produktive Stoff oder die schichtweise vorliegende Komponente 22 in der Lage sein muss, viele Monate vor Gebrauch gelagert werden zu können.

Die derzeitige Vulkanisierpackung kann in einer Vielzahl von Arten und weisen aufgeteilt werden, abhängig von den Anforderungen in punkto Anvulkanisiersicherheit des Endprodukts. Vorzugsweise wird Schwefel sich in einem nicht-produktiven Stoff befinden und Beschleunigungsmittel in dem anderen nicht-produktiven Stoff. Tabelle 1 zeigt ein Beispiel einer ultraschnellen Vulkanisierverbindung und wie diese in zwei nicht-produktive Verbindungen aufgeteilt wird. Die Gummiverbindung A enthält nur Vulkanisiermittel, wovon bekannt ist, dass sie in Abwesenheit jeglicher vorhandener Vernetzungsmittel, wie etwa Schwefel, keine Aushärtung bewirken. Die Gummiverbindung B enthält nur Schwefel, der sich ohne das Vorhandensein der anderen Vulkanisiermittel nicht in großem Umfang vernetzen wird. Die Beschleunigungsmittel- und Schwefelniveaus wurden in den nicht-produktiven Teilaushärtungsstoffen verdoppelt, aufgrund der Annahme, dass während der Diffusion der Vulkanisiermittel die aktiven Vulkanisationszwischenstoffe über die Mehrschichten-Schnittstelle migrieren und eine Aushärtung bewirken würden, wodurch sie um die Hälfte „verdünnt" würden.

Abhängig von den Anforderungen in punkto Anvulkanisiersicherheit, die für die Endkomponentenfabrikation nötig sind, wären gewisse Kombinationen von Schwefel und Beschleunigungsmitteln, die sich in einem nicht-produktiven Stoff befinden, und den in dem anderen nicht-produktiven Stoff plazierten verbleibenden Beschleunigungsmitteln zulässig. Ein Fachmann würde die Anforderungen in punkto Anvulkanisiersicherheit kennen und die geeignete Kombination wählen. Beispielsweise befindet sich in Tabelle I N,N'-Diphenylguanidin/2-Mercaptobenzothiazol/Zinkdibenzyldithiocarbamat in Verbindung A und Schwefel ist in Verbindung B. Dies ist das vorteilhafteste für die Anvulkanisiersicherheit. Andere mögliche Aufteilungen umfassen die Kombination des Zusatzes von Schwefel-/Zinkdibenzyldithiocarbamat in Verbindung B und N,N'-Diphenylguanidin/2-Mercaptobenzothiazol in Verbindung A, die Kombination des Zusatzes von N,N'-Diphenylguanidin/Schwefel in B und Zinkdibenzyldithiocarbamat/2-Mercaptobenzothiazol in A, die Kombination des Zusatzes von N,N'-Diphenylguanidin/Zinkdibenzyldithiocarbamat/Schwefel in B und 2-Mercaptobenzothiazol in A, und die Kombination des Zusatzes von 2-Mercaptobenzothiazol/Schwefel in B und N,N'-Diphenylguanidin/Zinkdibenzyldithiocarbamat in A. Andere Kombinationen umfassen die Wahl von Vulkanisiermitteln, die unlöslich sind, jedoch innerhalb einer Auslösebereichstemperatur löslich werden und dann in die benachbarten Schichten diffundieren werden.

Tabelle 1 zeigt die ODR-Aushärtungs-Strömungswiderstands-messerdaten für eine beispielhafte Verbindung. Die ultraschnelle Vulkanisiermittelverbindung hat eine Anvulkanisierzeit von 2,8 min bei 120°C. Die ultraschnelle Vulkanisiermittelverbindung wurde von Hand gemischt, indem die Verbindung durch einen Kaltmischer geführt wurde, da die Verbindung anvulkanisiert worden wäre, wenn sie in einem Banbury-Mischgerät gemischt worden wäre. Keine der Teilaushärtungs-Gummiverbindungen A und B wiesen irgendeine Aushärtung auf.

Tabelle 1 100 ThG Naturgummi und 40 ThG Rußschwarz Zeit zur Erzielung einer 90%-igen Aushärtung der Verbindung Zeit zur Erzielung einer 80%-igen Aushärtung der Verbindung Zeit zur Erzielung einer 25%-igen Aushärtung der Verbindung Anvulkanisierzeit

Für nicht-produktive Stoffe, die eine unbegrenzte Lagerbeständigkeit erfordern, wurde die Schwefeldonatorklasse von Beschleunigungsmitteln ausgeschlossen, da, obwohl sie für eine ultraschnelle Vulkanisation sorgen, sie in der Lage sind, Gummi eigenständig auszuhärten und daher keinen nicht-produktiven Stoff mit unbegrenzter Lagerbeständigkeit bilden können. In anderen Anwendungen der vorliegenden Erfindung, worin eine lange Lagerbeständigkeit des nicht-produktiven Stoffes nicht erforderlich ist, wie etwa bei Neureifen, versteht es sich, dass andere Klassen von Beschleunigungsmitteln verwendet werden könnten. Geeignete Typen von Klassen von Beschleunigungsmitteln würden Amine, Aldehyd-/Amine (Kondensationsreaktions-produkte), Disulfide, Guanidine, Thiocarbamide, Thiozole, Thiurame, Sulfenamide, Dithiocarbamate und Xanthate umfassen.

Zum Vergleich mit der handgemischten ultraschnellen Verbindung wurden die Teilaushärtungsgummiverbindungen A und B gemeinsam der Mikroschichtbildung unterzogen, um mehrere in situ produktive Stoffe zu bilden, wie folgt. Produktive dünne Platten, etwa 7 Zoll (etwa 178 mm) breit und 1/8 Zoll (3,175 mm) dick, wurden hergestellt, die 8 und 32 abwechselnde horizontale Schichten der nichtproduktiven Teilaushärtungsstoffe enthielten. Die Dicke der Schichten nichtproduktiver Teilaushärtungsstoffe in den produktiven dünnen Platten betrug daher 0,015 Zoll (0,4 mm) beziehungsweise 0,004 Zoll (0,1 mm). Für die 8-Schichten-Platten betrug die eingestellte Werkzeugtemperatur 210°F. Für die Platten mit 32 Schichten wurden die Temperaturen von 210°F und 270°F verwendet. Die Doppelextruderschrauben wurden beide auf 10 UpM betrieben, um einen produktiven Stoff mit einer 50:50-Zusammensetzung der zwei nicht-produktiven Teilaushärtungsstoffe, Verbindung A und B, zu erhalten. Die auf der auf 210°F eingestellten Werkzeugtemperatur erhaltenen dünnen Platten warfen sich aufgrund ungleicher Schrumpfung auf; bei der Werkzeugtemperatur von 270°F war die Elastizität jedoch verringert, und es wurden glatte Platten erhalten. Anzeichen von Anvulkanisation wurden in keiner der Platten festgestellt.

Es wurden Proben von der dünnen Platte abgeschnitten und unmittelbar in Eiswasser abgelöscht, um jegliche Vulkanisation, die begonnen haben könnte, zu stoppen, und die Proben wurden unter Verwendung von Aushärtungs-Strömungsmessern getestet. Während jeder Extrusionsbedingung wurden mehrfache Proben entnommen, um die Gleichförmigkeit der Vulkanisation während eines Laufs des Extruders einzuschätzen.

Bei der Herstellung der produktiven Verbindung unter Verwendung der zuvor erläuterten Mikroschichtbildungs-Werkzeugeinsätze 20 sollte die minimale Anzahl schichtbildender Einsätze, die erforderlich sind, um eine gleichförmige Verteilung von Vulkanisiermitteln zu ergeben, angewandt werden, da der Extruderkopfdruck mit der Anzahl der Einsätze steigt.

Als Fixpunkt wurden Proben der 8-Schichten- und 32-Schichten-Platten zehn Mal von Hand ohne Randleistenbildung durch einen Kaltmischer geführt, um die vollständige Dispersion der Vulkanisiermittel sicherzustellen. Diese Proben stellen den endgültigen „Gleichgewichts"-Zustand der Vulkanisiermitteldispersion dar. Die Aushärtungs-Strömungsmesserkurven der mikroschichtförmigen Vorräte und der mit dem Mischer bearbeiteten wurden auf zwei Temperaturen gemessen, 120°C und auf 135°C, unter Verwendung von sowohl ODR- als auch MDR-Aushärtungs-Strömungsmessern. Diagramme der MDR-Aushärtungskurven sind in den 4 und 5 dargestellt; die Aushärtungsinformation ist auch in Tabelle 2 weiter ausgeführt.

Tabelle 2 Teil 1
Teil 2 zum Erzielen 1%-iger Aushärtung der Verbindung; i.e. T(1) Zeit zum Erzielen 90%-iger Aushärtung der Verbindung auf einer Vulkanisiertemperatur von 120°C Zeit zum Erzielen 90%-iger Aushärtung der Verbindung auf einer Vulkanisiertemperatur von 135°C

Die Aushärteeigenschaften wurden unter Verwendung eines Monsanto-Strömungsmessgeräts mit oszillierender Scheibe bestimmt, das auf Temperaturen von 120°C und 135°C und einer Frequenz von 11 Hertz betrieben wurde. Eine Beschreibung von Strömungsmessgeräten mit oszillierender Scheibe findet sich in dem von Robert O. Ohm herausgegebenen Vanderbilt Gummihandbuch (Vanderbilt Rubber Handbook, Norwalk, Conn.; R.T. Vanderbilt Company, Inc., 1990), Seiten 554–557. Die Verwendung dieses Aushärtemessgeräts und von der Kurve abgelesener standardisierter Werte sind in ASTM D-2084 spezifiziert. Eine typische, auf einem Strömungsmessgerät mit oszillierender Scheibe erhaltene Aushärtekurve ist auf Seite 555 der 1990-er Ausgabe des Vanderbilt Gummihandbuchs gezeigt.

Die Aushärtezeit der produktiven dünnen Platten war besonders kurz. Die 32-Schichten-Platte hat eine 90prozentige Aushärtung (T90), auf 135°C, von 4 Minuten. Auf 120°C betrug die ODR-Aushärtezeit typischerweise 10,5 Minuten für die 32-Schichten-Platte, länger als die Aushärtung auf 135°C, wie zu erwarten wäre. Die Anvulkanisierzeit der 32-Schichten-Platte betrug etwa 3 Minuten. Der konventionelle Prozess des Banbury-Mischens, gefolgt von Kalandern, konnte zur Herstellung dieser Platte nicht verwendet werden, da die Platte anvulkanisieren würde. Diese Aushärtezeit ist besonders kurz im Vergleich zu konventionellen Elastomerverbindungen. Konventionelle Gummiverbindungen haben eine durchschnittliche T90 von 30 Minuten auf 120°C, oder eine durchschnittliche T90 von etwa 10–20 Minuten auf 150°C.

Die Aushärtezeit der Verbindung, wenn diese als eine 32-Schichten-Platte gefertigt wurde, beträgt weniger, als wenn die Verbindung durch manuelles Mischen hergestellt wird, siehe Tabellen 1 und 2; die Aushärtezeit wird von 15 Minuten bis auf etwa 10 Minuten reduziert, eine Verringerung der Aushärtezeit um 1/3. Die Anvulkanisierzeit der Verbindung blieb jedoch im Wesentlichen dieselbe; bei der Herstellung mittels Handmischer betrug T(1) 2,8 Minuten, bei der Herstellung durch Schichtbildung betrug die durchschnittliche T(1) 2,87 Minuten.

Dies deutet an, dass durch Verarbeiten der Verbindung in einem Mehrschichtenprozess unter Verwendung einer aufgeteilten Vulkanisierpackung die Zeit für die Aushärtung von Gummiverbindungen signifikant reduziert werden kann und eine wünschenswerte Anvulkanisierzeit aufrechterhalten werden kann. Somit wird das Ziel des Erzielens einer schnell aushärtenden Elastomerverbindung durch die Mikroschichtbildung der zwei nicht-produktiven Stoffe auf die beschriebene Art und Weise erreicht. Das erstrebenswerte Ziel des Erreichens eines schnelleren Aushärtens auf einer niedrigeren Aushärtetemperatur wird ebenfalls erreicht. Da Aushärtezeiten sich bei erhöhter Vulkanisiertemperatur verringern, so wären, wenn die obige mikroschichtförmige Verbindung auf der konventionellen Vulkanisiertemperatur von 150°C ausgehärtet würde, die Vulkanisierzeiten nahezu unmittelbar; rascher als die konventionellen Vulkanisierzeiten von 10–20 Minuten auf 150°C.

Die ODR-Aushärtungs-Strömungsmesserkurven auf 120°C von 32-Schichten-Proben, genommen während des Betriebslaufs, aufeinandergelegt suggerieren, dass die Zusammensetzung der in dem Mikroschichtextruder erzeugten Verbindung sehr konsistent war. Auch die ODR- und MDR-Aushärteergebnisse deuten an, dass die Vulkanisiermittel zwischen den Mikroschichten diffundieren, um einen in situ produktiven Stoff zu erzeugen. Die Diffusion der Vulkanisiermittel ist in den 32-Schichten-Platten vollständig, wie durch die identischen Aushärtekurven der 32-Schichten-Platte und der im Mischer behandelten 32-Schichten-Probe (wo die Verteilung der Vulkanisiermittel gleichförmig ist) angedeutet. Im Kontrast hierzu ist der Diffusionsprozess in der 8-Schichten-Platte nicht vollständig, wie durch die längere Vulkanisierzeit angedeutet, die länger ist als für die 32-Schichten-Platte und durch die Bearbeitung in dem Mischer verkürzt wird. Die Aushärtezeit der im Mischer bearbeiteten 8-Schichten-Platte ist identisch zu der nicht im Mischer bearbeiteten 32-Schichten-Platte; dies ist wiederum konsistent damit, dass die 32-Schichten-Platte die gleichgewichtige Verteilung der Vulkanisiermittel aufweist. Die Ergebnisse deuten an, dass die Mikroschichtdicke von 0,004 Zoll (0,1 mm) klein genug ist, um die vollständige Interdiffusion dieser besonderen Vulkanisiermittel in diesem Gummigemisch stattfinden zu lassen, dass jedoch 0,015 Zoll (0,4 mm) nicht dünn genug ist für die als Beispiel angeführte Vulkanisierpackung, die unlöslichen Schwefel enthält. Wie zuvor erläutert, hängt die Dicke der Schichten von der Diffusionsrate der Vulkanisiermittel ab und wird mit unterschiedlichen Vulkanisierpackungen variieren.

Der Aushärtegrad des mikroschichtförmigen in situ produktiven Stoffs mit einer Schichtdicke von etwa 0,1 mm liegt sehr dicht bei dem der ultraschnellen Verbindung von Tabelle 1. Dies deutet an, dass der Mikroschichtbildungsprozess zur Erzeugung von in situ produktiven Stoffen dieselbe vulkanisierte Verbindung ergibt wie der Prozess mit manuellem Durchlauf/Kaltmischer. Die obigen Ergebnisse deuten auch an, dass das Aufteilen der Vulkanisierpackung und Extrudieren der Verbindung in dem mikroschichtbildenden Prozess die Aushärtezeit und Temperatur konventioneller Verbindungen verringern kann.

Auch diese Ergebnisse deuten auf die Fähigkeit, rascher aushärtende Komponenten mit „unbegrenzter" Lagerbeständigkeit zu produzieren. Wie offengelegt, kann ein Bestandteil der aufgeteilten Vulkanisierpackung von dem Typ sein, der bei Standard-Mischtemperaturen unlöslich ist, sich jedoch bei Erhitzen auf eine Temperatur innerhalb eines Auslöse-Temperaturbereichs in einen löslichen Bestandteil umwandelt; der Auslöse-Temperaturbereich hängt ab von verschiedenen Faktoren, wie etwa den verwendeten Vulkanisiermitteln und der erzeugten Vulkanisations-Zwischenstoffe. Bei der Herstellung einer Komponente 22 mit „unbegrenzter" Lagerbeständigkeit wird einer der nicht-produktiven Stoffe 10 oder 12 mit einem unlöslichen Vulkanisiermittelbestandteil hergestellt und der andere nicht-produktive Stoff 12 oder 10 wird mit dem co-reagierenden Vulkanisiermittel hergestellt. Die nicht-produktiven Stoffe 10, 12 werden auf die oben offengelegte Art und Weise als Mikroschichten aufeinandergeschichtet und können zu einer geformten Komponente 22 extrudiert werden. Da weder die nicht-produktiven Stoffe 10, 12 noch die mikroschichtförmige Komponente 22 einer Temperatur unterzogen wurden, die ausreicht, um das unlösliche Vulkanisiermittel so umzuwandeln, dass es in der Lage ist, zu beginnen, durch die Schichten zu diffundieren, beginnt die in mikroschichtförmige Komponente 22 nicht zu vulkanisieren und hat eine „unbegrenzte" Lagerbeständigkeit. Wenn es erwünscht ist, die mikroschichtförmige Komponente 22 zu verwenden, so wird die Komponente 22 dann einer Temperatur innerhalb des Auslöse-Temperaturbereichs unterworfen, die ausreicht, um das Vulkanisiermittel in einen diffundierbaren Zustand umzuwandeln und die Aushärtung der Komponente zu beginnen. Aufgrund der schnelleren Aushärtechemie der dann löslichen Vulkanisiermittel wird die Komponente 22 rascher aushärten als dies konventionell bei der Verbindung beobachtet wird.

Die Produktion einer konventionellen Verbindung in dem offengelegten Vielfachschichtbildungsprozess kann in vielfachen Anwendungen in der Verbindungs- und Gummiindustrie verwendet werden. Bemerkenswerterweise kann das Kompositmaterial, aufgrund des rascheren Aushärtens des gebildeten mehrschichtigen Kompositmaterials, als eine klebkräftige Bindungsschicht zwischen anderen Elastomerlagen, als eine Innenkomponente eines großen Elastomerartikels, oder als ein Flicken für Elastomerartikel verwendet werden.

Eine spezifische Anwendung für den in situ produktiven Stoff ist Reifenrunderneuerung. 6 illustriert einen Reifen 100 nach der Runderneuerung. In dem runderneuerten Reifen 100 wird ein Unterplattengummi 102 als „Klebstoff" verwendet, der die vorvulkanisierte Lauffläche 104 auf der aufgerauhten Karkasse 106 hält. Die vorvulkanisierte Lauffläche kann durch jede beliebige Kombination horizontaler oder seitlicher Nuten 108 definiert sein. Konventionell wird der Unterplattengummi 102 in einer zentralisierten Fabrik gemischt und in gekühlten Lastkraftwagen zu kleinen Runderneuerungswerkstätten transportiert, wo er für eine gewisse Zeitspanne gelagert wird. Der Unterplattengummi 102 muss eine Lagerbeständigkeit von zumindest mehreren Monaten haben. Der Unterplattengummi 102 wird auf der aufgerauhten Karkasse 106 angebracht, gefolgt von der vorvulkanisierten Lauffläche 104, und der Reifen 100 wird in einem Autoklav plaziert, um den Unterplattengummi 102 zu vulkanisieren. In diesem Prozess wird die Karkasse 106 für jedes Runderneuern des Reifens einem zusätzlichen Erhitzungszyklus unterzogen. Wenn die Vulkanisierzeit reduziert werden könnte, so könnte sowohl die Haltbarkeit der Karkasse 106 verbessert werden als auch ein mehrfaches Runderneuern von Karkassen 106 gestattet sein, bevor die Nutzlebensdauer der Karkasse 106 erreicht ist.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen in situ produktiven Stoffes als Unterplattengummi kann ein rasch aushärtender Niedrigtemperatur-Unterplattengummi 102 im Augenblick des Runderneuerns erzeugt werden, indem der Unterplattengummi 102 direkt auf die aufgerauhte Karkasse 106 extrudiert wird, wenn die Karkasse 106 unter dem Doppelextruder 5 rotiert wird, wie in 7 illustriert. Nach dem Plazieren des Unterplattengummis 102 und der vorvulkanisierten Lauffläche 104 auf der aufgerauhten Karkasse 106 wird der Reifen 100 dann vulkanisiert. Aufgrund der verringerten Aushärtezeit der in situ produktiven Verbindung, die den Unterplattengummi 102 bildet, wird die Vulkanisationszeit des Reifens 100 von konventionell ausgedehnteren Aushärtezeiten verringert; alternativ kann die zum Aushärten des runderneuerten Reifens angewendete Temperatur in Bezug zur konventionellen Temperatur verringert werden. Um die Aushärtezeiten weiter zu verringern, kann die vorvulkanisierte Lauffläche 104 vor dem Anbringen auf der Karkasse 106 vorgewärmt werden, sodass die Restwärme in der vorgewärmten Lauffläche 104 entweder die Aushärtung verstärken oder die Aushärtung der Gummischicht 102 bewirken könnte. Die Verwendung der produktiven Verbindung und die sich daraus ergebenden schnelleren Aushärtezeiten, zusammen mit einer vorgewärmten Lauffläche 104 und Karkasse 106 können eine Aushärtung mit niedrigerer Temperatur gestatten und können sich einer Aushärtung auf Zimmertemperatur annähern, was bedeutet, dass der runderneuerte Reifen nicht in einem Autoklav plaziert werden muss, um die Aushärtung der Gummischicht 102 zu vervollständigen, wodurch die Haltbarkeit der Karkasse 106 des runderneuerten Reifens 100 weiter verbessert wird. Die Verwendung ultraschneller Vulkanisierpackungen in dem Unterplattengummi 102, wie oben offengelegt, wird die Aushärtezeiten und -temperaturen weiter verringern.

Alternativ kann der Unterplattengummi 102 mit einem nicht-produktiven Stoff, der eine nichtlösliche Vulkanisierkomponente enthält, wie oben erläutert, hergestellt werden. Der nichtaushärtende, aus Mikroschichten bestehende Unterplattengummi 102 kann zu jeder Zeit vor der Anwendung an der aufgerauhten Karkasse 106 hergestellt werden. Nach der Anbringung des Unterplattengummis 102 an der Karkasse 106 wird die Reifenlauffläche 104 angebracht, und dann wird der vorbereitete Reifen einem rascheren Vulkanisierzyklus unterzogen. Die Lauffläche 104 kann ebenfalls vorgewärmt werden, um die erforderliche Temperatur in dem Unterplattengummi 102 zu initiieren.

Andere Anwendungen für die in situ produktive Verbindung umfassen die Anwendung von in situ-Mischen für Schlüsselkomponenten großer Gummiartikel, wie etwa Bandmaterial einschließlich Förderbändern, Luftfedern, Gummi-Raupenketten, Personenwagenreifen, Lastkraftwagenreifen, Reifen für landwirtschaftliche Fahrzeuge, große Reifen für Erdbewegungsfahrzeuge oder Reifen für erweiterte Mobilität, die dicke Seitenwandeinsätze erfordern. Die in situ-Verbindung ist besonders nützlich für Artikel, wobei die Aushärtezeit des Artikels durch die Aushärterate am „Punkt der geringsten Aushärtung" bestimmt wird. Für Neureifen könnte die Verwendung von in situ produktiven Stoffen für interne Komponenten, die die Aushärtezeit des Reifens bestimmen (beispielsweise Einsatz für Reifen mit erweiterter Mobilität, Kernprofil, Schulterprofil) diesen Engpass abschaffen, um die Aushärtezeiten zu verringern und die Produktivität zu erhöhen.

Bei Verwendung des in situ produktiven Stoffes als dickem Artikel oder in einem dicken Artikel kann es auch wünschenswert sein, die Aushärtekinetik der Temperatureinwirkung in Bezug zur Zeit anzupassen, die in tatsächlich jedem Punkt bei der Aushärtung des dicken Teils zu sehen ist, d.h. dem Maßschneidern der Aushärtekinetik, wodurch für einen gleichmäßigen Aushärtegrad innerhalb des gesamten dicken Artikels gesorgt wird. Das Maßschneidern der Aushärtekinetik des in situ produktiven Stoffes bei dicken Artikeln, die durch das Aufwickeln von Streifen von Gummiverbindung aufgebaut werden, kann erzielt werden, indem während des Aufwickelns des produktiven Stoffes 22 die Schraubengeschwindigkeit der zwei Extruder 10, 12 in Bezug zueinander eingestellt wird. Die Abweichung der Schraubengeschwindigkeiten kann mit der Dicke des produktiven Stoffes 22 synchronisiert werden, oder der Dicke des Artikels, der mit dem extrudierten produktiven Stoff 22 aufgebaut wird. Das Variieren der Schraubengeschwindigkeiten resultiert darin, dass jeder nicht-produktive Stoff eine unterschiedliche Schichtdicke hat. Das Maßschneidern der Aushärtekinetik ist nützlich bei der Fertigung solcher Artikel wie schwerer Reifen, wie etwa Gelände-, landwirtschaftliche und industrielle Reifen, als auch dicker aufgebauter Produkte, wie etwa Förderbänder und Gummi-Brückenlager.

Eine andere Ausführung zum Erhalten einer gleichförmigeren und raschen Aushärtung bei Artikeln, die eher durch Extrudieren dicker Profile als durch Aufgebautwerden durch das Aufwickeln von Streifen gemacht sind, wäre die Verwendung von Dreifach- oder Vierfachextrudern, wobei drei oder vier Extruder dasselbe Kopf- und Werkzeugsystem speisen. Ein Extruder würde eine konventionelle, langsam aushärtende Verbindung zuführen, die ein konventionelles Einsatz- und Werkzeugsystem durchlaufen würde. Diese Verbindung würde das Gebiet des Profils, das während des Aushärtens mit der heißen Form in Kontakt wäre, einnehmen. Die anderen Extruder würden Teil-Aushärteverbindungen zuführen, die in einem Mikroschicht- oder statischen Mischerwerkzeugeinsatz kombiniert würden, um schnell aushärtende produktive Stoffe zu bilden. Diese würden dasjenige Gebiet des Profils einnehmen, das nicht an der heißen Form wäre. Das resultierende Profil (beispielsweise Reifenlauffläche oder Seitenwand) hätte eine maßgeschneiderte Aushärterate, die von langsam, wo es mit der heißen Form in Kontakt ist, zu sehr rasch, in Gebieten, die am weitesten von der heißen Form entfernt sind, variiert.

Fachleute würden die Anwendbarkeit von in situ produktiver Technologie auf anderen Gebieten, wo auch immer schnellere Aushärtezeiten erwünscht sind und derzeit durch die konventionelle Technologie beschränkt werden, anerkennen.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Verbinden zumindest zweier vulkanisierter Elastomerschichten, wobei das Verfahren das Platzieren einer unvulkanisierten Elastomerkomponente (22) zwischen zwei vulkanisierte Elastomerlagen und das Vulkanisieren der Elastomerkomponente (22) zum Verbinden der zwei vulkanisierten Elastomerlagen umfasst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die unvulkanisierte Elastomerkomponente (22) gebildet wird durch das Herstellen zweier nicht-produktiver Elastomerverbindungen (10, 12), wobei jede nicht-produktive Verbindung (10, 12) mit einem co-reagierenden Mittel einer co-reagierenden Vulkanisierzusammensetzung, die der anderen nicht-produktiven Elastomerverbindung (10, 12) nicht zugesetzt ist, hergestellt wird, Aufeinanderschichten der nicht-produktiven Elastomerverbindungen (10, 12) in abwechselnden Schichten, mit einer Dicke relativ zur Diffusionsrate der co-reagierenden Mittel in jeder nicht-produktiven Elastomerschicht, um die Diffusion der co-reagierenden Vulkanisiermittel durch die benachbarten Schichten zu bewirken.
  2. Ein Verfahren zum Verbinden gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerkomponente (22) neunzig Prozent Aushärtung bei einer Vulkanisiertemperatur von 120°C in weniger als 30 Minuten erzielt.
  3. Ein Verfahren zum Verbinden gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Herstellung der zwei nicht-produktiven Elastomerverbindungen (10, 12) mit identischen Zusammensetzungen außer den co-reagierenden Vulkanisiermitteln in jeder Verbindung (10, 12).
  4. Ein Verfahren zum Verbinden gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Aufeinanderschichten der zwei nicht-produktiven Elastomerverbindungen (10, 12) mit unterschiedlicher Dicke.
  5. Ein Verfahren zum Verbinden gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Formen der ersten nicht-produktiven Elastomerverbindung (10, 12) bei Abwesenheit jeglicher in der zweiten nicht-produktiven Elastomerverbindung (10, 12) angetroffenen Beschleunigungsmittel und das Formen der zweiten nicht-produktiven Elastomerverbindung (10, 12) bei Abwesenheit jeglichen in der ersten nicht-produktiven Elastomerverbindung (10, 12) angetroffenen Schwefelvulkanisiermittels.
  6. Ein Verfahren zum Verbinden gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Formen der ersten nicht-produktiven Elastomerverbindung (10, 12) mit einem 1 bis 5 ThG Zinkoxid- und 0 ThG Schwefelvulkanisiermittel und das Formen der zweiten nicht-produktiven Elastomerverbindung (10, 12) mit 0 ThG Zinkoxid- und 0,2 bis 8 ThG Schwefelvulkanisiermittel.
  7. Ein Verfahren zum Verbinden gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Formen einer nicht-produktiven Elastomerverbindung (10, 12) mit einem Schwefelvulkanisiermittel, das unlöslich ist, wenn die zwei nicht-produktiven Elastomerverbindungen (10, 12) aufeinandergeschichtet sind, und das vor dem Vulkanisieren der schichtförmigen Komponente (22) in einen Diffusion ermöglichten Zustand übergeht.
  8. Ein Verfahren zum Verbinden gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Elastomerschichten zwei unterschiedliche Komponenten eines Artikels, gewählt aus der aus einem Personenwagenreifen, einem Reifen für erweiterte Mobilität, einem Lastwagenreifen, einem Reifen eines Erdbewegungsfahrzeugs, einem runderneuerten Reifen, einem Förderband, einer Luftfedermanschette oder einer Gummi-Raupenkette bestehenden Gruppe, sind.
  9. Ein Verfahren zum Verbinden gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Elastomerschichten eine vorbereitete Reifenkarkasse (106) und eine vorvulkanisierte Reifenlauffläche (104) sind.
  10. Ein Verfahren zum Verbinden gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Schritt des Vorwärmens der Reifenlauffläche (104) vor dem Platzieren der Lauffläche (104) auf der unvulkanisierten Elastomerkomponente (102).
  11. Eine unvulkanisierte Elastomerkomponente (22) mit unbegrenzter Lagerbeständigkeit, wobei die Komponente (22) zwei nicht-produktive Elastomerverbindungen (10, 12) umfasst, wobei jede nicht-produktive Elastomerverbindung (10, 12) mit einem co-reagierenden Mittel einer co-reagierenden Vulkanisierzusammensetzung hergestellt wird, das der anderen nicht-produktiven Elastomerverbindung (10, 12) nicht zugesetzt ist, und die nicht-produktiven Elastomerverbindungen (10, 12) in abwechselnden Schichten mit einer Dicke relativ zur Diffusionsrate der co-reagierenden Mittel in jeder nicht-produktiven Elastomerschicht platziert sind, um die Diffusion der co-reagierenden Mittel durch die benachbarten Schichten zu bewirken, wobei das co-reagierende Mittel in jeder nicht-produktiven Elastomerschicht bei Standard-Mischtemperaturen unlöslich ist, und wobei N,N'-Diphenylguanidin/2-Mercaptobenzthiazol/Zink-dibenzyldithiocarbamat das co-reagierende Mittel in einer der nicht-produktiven Elastomerverbindungen ist und Schwefel das co-reagierende Mittel in der anderen nicht-produktiven Elastomerverbindung ist, oder Schwefel/Zinkdibenzyldithiocarbamat das co-reagierende Mittel in einer der nicht-produktiven Elastomerverbindungen ist und N,N'-Diphenylguanidin/2-Mercaptobenzothiazol das co-reagierende Mittel in der anderen nicht-produktiven Elastomerverbindung ist, oder N,N'-Diphenylguanidin/Schwefel das co-reagierende Mittel in einer der nicht-produktiven Elastomerverbindungen ist und Zinkdibenzyldithiocarbamat/2-Mercaptobenzothiazol das co-reagierende Mittel in der anderen nicht-produkitven Elastomerverbindung ist, oder N,N'-Diphenylguanidin/Zinkdibenzyldithio-carbamat/-Schwefel das co-reagierende Mittel in einer der nicht-produktiven Elastomerverbindungen ist und 2-Mercapto-benzothiazol das co-reagierende Mittel in der anderen nicht-produktiven Elastomerverbindung ist, oder 2-Mercaptobenzothiazol/Schwefel das co-reagierende Mittel in einer der nicht-produktiven Elastomer-verbindungen ist und N,N'-Diphenylguanidin/Zinkdibenzyldithiocarbamat das co-reagierende Mittel in der anderen nicht-produktiven Elastomerverbindung ist.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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